JPH05159243A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドInfo
- Publication number
- JPH05159243A JPH05159243A JP32451691A JP32451691A JPH05159243A JP H05159243 A JPH05159243 A JP H05159243A JP 32451691 A JP32451691 A JP 32451691A JP 32451691 A JP32451691 A JP 32451691A JP H05159243 A JPH05159243 A JP H05159243A
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- Japan
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- magnetization
- magneto
- magnetic
- head
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Abstract
(57)【要約】
【目的】上側ヨークに作用する応力により磁化容易軸に
狂いが生じることによるノイズを防止する。 【構成】 上側ヨークの磁歪を負にすることによって外
部磁界に対して磁化回転による磁化変化が生じるように
し、ノイズの小さいヘッド出力を得ることができる。
狂いが生じることによるノイズを防止する。 【構成】 上側ヨークの磁歪を負にすることによって外
部磁界に対して磁化回転による磁化変化が生じるように
し、ノイズの小さいヘッド出力を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置、磁気
テープ装置等の磁気記録媒体に記録された信号を強磁性
薄膜の磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗効果素子（以下
ＭＲ素子と称す）を用いて再生を行う磁気抵抗効果型薄
膜磁気ヘッドに関する。
テープ装置等の磁気記録媒体に記録された信号を強磁性
薄膜の磁気抵抗効果を応用した磁気抵抗効果素子（以下
ＭＲ素子と称す）を用いて再生を行う磁気抵抗効果型薄
膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜磁気ヘッドは磁気誘導型の巻
線タイプのヘッドで行うために、磁気コア内に通す導体
コイルの数を多くする必要があり、これを薄膜形成技術
で実現することは非常に困難であった。一方、強磁性薄
膜の磁気抵抗効果（以下ＭＲと称する。）を利用した薄
膜磁気ヘッドは前記巻線タイプのヘッドに比較して多く
の利点を有することが知られている。すなわち、磁気記
録媒体の移送速度が低い場合でも磁束に直接比例した出
力が得られるため、移送速度に依存せずに信号の再生が
可能であり、その為移送速度が低い場合でも巻き線型の
磁気ヘッドより高出力の再生信号が得られるという点で
ある。
線タイプのヘッドで行うために、磁気コア内に通す導体
コイルの数を多くする必要があり、これを薄膜形成技術
で実現することは非常に困難であった。一方、強磁性薄
膜の磁気抵抗効果（以下ＭＲと称する。）を利用した薄
膜磁気ヘッドは前記巻線タイプのヘッドに比較して多く
の利点を有することが知られている。すなわち、磁気記
録媒体の移送速度が低い場合でも磁束に直接比例した出
力が得られるため、移送速度に依存せずに信号の再生が
可能であり、その為移送速度が低い場合でも巻き線型の
磁気ヘッドより高出力の再生信号が得られるという点で
ある。
【０００３】ここで実際の応用に際してはＭＲ素子単体
で薄膜磁気ヘッドを構成するよりもＭＲ素子部をヘッド
先端から離し、磁気記録媒体にて発生した磁束をＭＲ素
子部まで導く磁束導入路（以下ヨークと称する。）を配
置したヨークタイプＭＲヘッド（以下ＹＭＲヘッドと称
する。）と呼ばれる薄膜磁気ヘッドの方が信号の分解能
の向上やＭＲ素子の耐久性の向上に有効であることが公
知（たとえば日本応用磁気学会第８９回研究会資料Ｐ６
１〜Ｐ７２「薄膜ＭＲヘッド」参照。）となっている。
で薄膜磁気ヘッドを構成するよりもＭＲ素子部をヘッド
先端から離し、磁気記録媒体にて発生した磁束をＭＲ素
子部まで導く磁束導入路（以下ヨークと称する。）を配
置したヨークタイプＭＲヘッド（以下ＹＭＲヘッドと称
する。）と呼ばれる薄膜磁気ヘッドの方が信号の分解能
の向上やＭＲ素子の耐久性の向上に有効であることが公
知（たとえば日本応用磁気学会第８９回研究会資料Ｐ６
１〜Ｐ７２「薄膜ＭＲヘッド」参照。）となっている。
【０００４】図２に本発明者等が既に開発したＹＭＲヘ
ッドのトラック巾方向に対して垂直方向の断面図を示
す。なお、図２のＹＭＲヘッドの各構造パラメータを図
４に示す。
ッドのトラック巾方向に対して垂直方向の断面図を示
す。なお、図２のＹＭＲヘッドの各構造パラメータを図
４に示す。
【０００５】図３に図２のＹＭＲヘッドの斜視図を示す
が、上側ヨーク３１はパーマロイ（ＮｉＦｅ）のスパッ
タデポジションで形成された膜を使用し、下側ヨークと
してはＮｉＺｎフェライトなどの基板を使用していた。
が、上側ヨーク３１はパーマロイ（ＮｉＦｅ）のスパッ
タデポジションで形成された膜を使用し、下側ヨークと
してはＮｉＺｎフェライトなどの基板を使用していた。
【０００６】又、ＹＭＲヘッドの上側ヨークをパーマロ
イスパッタ膜で形成した時にそのパーマロイの磁歪が０
付近のＮｉ：Ｆｅ＝８２：１８（重量比）のパーマロイ
が逆磁歪効果が小さくなるのでその値に近い組成比のパ
ーマロイ膜を上側ヨーク３１の膜として採用していた。
イスパッタ膜で形成した時にそのパーマロイの磁歪が０
付近のＮｉ：Ｆｅ＝８２：１８（重量比）のパーマロイ
が逆磁歪効果が小さくなるのでその値に近い組成比のパ
ーマロイ膜を上側ヨーク３１の膜として採用していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の構成を
採用した場合、スパッタリング時の高速粒子の基板に対
する釘打ち効果によって上側ヨーク３１には圧縮応力が
発生する。さらに、他の成膜手法によっても圧縮応力が
発生する場合がある。一方、ＹＭＲヘッドをマルチトラ
ック構成とした場合、トラック巾が５０μｍ程度となる
ので上側ヨークの形状が図３の３１に示すように長方形
状になるとともにＳｉＯ2 などの下地段差をそのまま写
した形状となる。このため、上側ヨーク３１の磁化容易
軸は本来トラック巾方向であるにも拘わらず、この上側
ヨーク３１内に掛かる大きな応力と磁歪との結合による
逆磁歪効果によって乱される欠点があった。
採用した場合、スパッタリング時の高速粒子の基板に対
する釘打ち効果によって上側ヨーク３１には圧縮応力が
発生する。さらに、他の成膜手法によっても圧縮応力が
発生する場合がある。一方、ＹＭＲヘッドをマルチトラ
ック構成とした場合、トラック巾が５０μｍ程度となる
ので上側ヨークの形状が図３の３１に示すように長方形
状になるとともにＳｉＯ2 などの下地段差をそのまま写
した形状となる。このため、上側ヨーク３１の磁化容易
軸は本来トラック巾方向であるにも拘わらず、この上側
ヨーク３１内に掛かる大きな応力と磁歪との結合による
逆磁歪効果によって乱される欠点があった。
【０００８】この発明は、上側ヨーク内の応力が生じて
も磁化容易軸が乱されない磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ドを提供することを目的とする。
も磁化容易軸が乱されない磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、ヘッドギャ
ップ部の上下に形成されたヨークを磁路とし、該磁路と
磁気的に結合された磁気抵抗素子を内設して成る磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗素子よ
り上側に形成されたヨークを圧縮応力が働くパーマロイ
膜で構成し、該パーマロイ膜の飽和磁歪定数λｓを略−
０．５×１０-6≦λｓ＜０の範囲内に設定したことを特
徴とする。
ップ部の上下に形成されたヨークを磁路とし、該磁路と
磁気的に結合された磁気抵抗素子を内設して成る磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗素子よ
り上側に形成されたヨークを圧縮応力が働くパーマロイ
膜で構成し、該パーマロイ膜の飽和磁歪定数λｓを略−
０．５×１０-6≦λｓ＜０の範囲内に設定したことを特
徴とする。
【００１０】
【作用】図５に図３の上部より見たＸ方向の応力（σ
ｘ）分布、図６に同じく図３の上部より見たＺ方向の応
力（σｚ）分布を示す。両図から上側ヨーク３１には強
い圧縮応力が生じていることがわかる。また、上側ヨー
ク３１の段差部Ａ，Ｂ，Ｃではσｚとσｘとの差（σｚ
−σｘ）が特に大きくなっており、Ａで−４５６ＭＰ
ａ，Ｂで−４５６ＭＰａ，Ｃで−６３５ＭＰａとなって
いる。一方、段差の無いＤの部分では応力は等方的にな
っている。
ｘ）分布、図６に同じく図３の上部より見たＺ方向の応
力（σｚ）分布を示す。両図から上側ヨーク３１には強
い圧縮応力が生じていることがわかる。また、上側ヨー
ク３１の段差部Ａ，Ｂ，Ｃではσｚとσｘとの差（σｚ
−σｘ）が特に大きくなっており、Ａで−４５６ＭＰ
ａ，Ｂで−４５６ＭＰａ，Ｃで−６３５ＭＰａとなって
いる。一方、段差の無いＤの部分では応力は等方的にな
っている。
【００１１】ここで上側ヨーク３１の磁化容易軸の向き
は上側ヨーク３１の一軸異方性定数をＫｕ，飽和磁歪定
数をλｓとすると、ＺＸ面内のせん断応力を無視した場
合、上側ヨーク３１の磁気弾性エネルギと一軸性異方性
エネルギの和が最小となる方向になる。そのエネルギは
Ｋｕ＞０として、 Ｅ＝｛Ｋｕ＋３／２λｓ（σｚ−σｘ）｝ｓｉｎ2 θ＝Ｋｕ＊ｓｉｎ2 θ …… と書ける。θは本来の磁化容易軸（θ＝０）Ｚ方向から
測った磁化容易軸方向を示す。
は上側ヨーク３１の一軸異方性定数をＫｕ，飽和磁歪定
数をλｓとすると、ＺＸ面内のせん断応力を無視した場
合、上側ヨーク３１の磁気弾性エネルギと一軸性異方性
エネルギの和が最小となる方向になる。そのエネルギは
Ｋｕ＞０として、 Ｅ＝｛Ｋｕ＋３／２λｓ（σｚ−σｘ）｝ｓｉｎ2 θ＝Ｋｕ＊ｓｉｎ2 θ …… と書ける。θは本来の磁化容易軸（θ＝０）Ｚ方向から
測った磁化容易軸方向を示す。
【００１２】上記式より、 λｓ＜０のとき、σｚ−σｘ＜Ｋｕ／（３／２｜λｓ｜） …… λｓ＞０のとき、σｘ−σｚ＜Ｋｕ／（３／２λｓ） …… の条件でそれぞれＫｕ＊＜０となり磁化容易軸が９０°
回転する。
回転する。
【００１３】そこで、上述の段差部Ａ，Ｂ，Ｃにおける
σｚ−σｘ＜０の条件ではの条件で磁化容易軸が９０
°回転する可能性がある。
σｚ−σｘ＜０の条件ではの条件で磁化容易軸が９０
°回転する可能性がある。
【００１４】次に、上述した応力計算の結果である６つ
の応力成分（σｘｘ，σｘｙ，σｙｙ，σｘｚ，σｙ
ｚ，σｚｚ）を用いてヨークの磁化容易軸の分布を求め
る。ここでは、本来の上側ヨークの磁化容易軸をＺ軸方
向として膜面に垂直方向の反磁界と磁気弾性エネルギを
考慮した。この場合にかわるエネルギの式はＫＤ＝２
πＭ2 ｓ（Ｍｓは飽和磁化の値）として、 Ｅ＝ＴαＡα （α：ベクトル） ……… の２次形式の形に書ける。，式からＥが最小となる
ｘ，ｙ，ｚ方向の方向余弦（α1,α2,α3 ）を求めれば
αが磁化容易軸の向きを示す。
の応力成分（σｘｘ，σｘｙ，σｙｙ，σｘｚ，σｙ
ｚ，σｚｚ）を用いてヨークの磁化容易軸の分布を求め
る。ここでは、本来の上側ヨークの磁化容易軸をＺ軸方
向として膜面に垂直方向の反磁界と磁気弾性エネルギを
考慮した。この場合にかわるエネルギの式はＫＤ＝２
πＭ2 ｓ（Ｍｓは飽和磁化の値）として、 Ｅ＝ＴαＡα （α：ベクトル） ……… の２次形式の形に書ける。，式からＥが最小となる
ｘ，ｙ，ｚ方向の方向余弦（α1,α2,α3 ）を求めれば
αが磁化容易軸の向きを示す。
【００１５】図７〜図１０はこのようにして求めたもの
で図７，図８はλｓ＜０、図９，図１０はλｓ＞０のと
きのヨーク上の磁化容易軸分布を示す。同図からわかる
ようにヨーク下側の絶縁層との段差部Ａ，Ｂ，Ｃではλ
ｓ＞０のとき本来の磁化容易軸ｚ方向から容易軸がｘ方
向へと回転しやすくなっている。また図１０のλｓの大
きい値では段差部上での上側ヨークの磁化容易軸はｚ方
向からｘ方向へと変化している。一方λｓ＜０の場合は
図７，図８に示すようにヨークのほぼ全域にわたって磁
化容易軸は本来の磁化容易軸ｚ方向となる。ここで、パ
ーマロイの異性磁界は５０ｅとし、従ってＫｕ＝Ｍｓ・
Ｈｋ／２＝７９６・５／２＝１９９Ｊ／ｍ3 とした。
で図７，図８はλｓ＜０、図９，図１０はλｓ＞０のと
きのヨーク上の磁化容易軸分布を示す。同図からわかる
ようにヨーク下側の絶縁層との段差部Ａ，Ｂ，Ｃではλ
ｓ＞０のとき本来の磁化容易軸ｚ方向から容易軸がｘ方
向へと回転しやすくなっている。また図１０のλｓの大
きい値では段差部上での上側ヨークの磁化容易軸はｚ方
向からｘ方向へと変化している。一方λｓ＜０の場合は
図７，図８に示すようにヨークのほぼ全域にわたって磁
化容易軸は本来の磁化容易軸ｚ方向となる。ここで、パ
ーマロイの異性磁界は５０ｅとし、従ってＫｕ＝Ｍｓ・
Ｈｋ／２＝７９６・５／２＝１９９Ｊ／ｍ3 とした。
【００１６】上記のように上側ヨークの容易軸をトラッ
ク巾方向と平行にして磁化が回転モードで変化できる様
にするためにλｓを負にすればよい。
ク巾方向と平行にして磁化が回転モードで変化できる様
にするためにλｓを負にすればよい。
【００１７】このように、上側ヨークのλｓを負にする
ことによって外部磁界に対して磁化回転による磁化変化
を起こる様にし、λｓが正の場合に発生する不規則な磁
壁移動を避けることができ、安定なヘッド出力を得るこ
とができる。
ことによって外部磁界に対して磁化回転による磁化変化
を起こる様にし、λｓが正の場合に発生する不規則な磁
壁移動を避けることができ、安定なヘッド出力を得るこ
とができる。
【００１８】
【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて以下に説
明する。なお、この構造パラメータは図４に示される値
を採用した。
明する。なお、この構造パラメータは図４に示される値
を採用した。
【００１９】本発明に係るヨーク型薄膜磁気ヘッドにお
いて基板をなす下側ヨーク１１はＮｉ−Ｚｎフェライト
等の高透磁率磁性体で形成されている。下側ヨーク１１
上にはギャップ層をなす絶縁層１２が形成されており、
この絶縁層１２はＳｉＯ2 ，ＳｉＯ等の素材からなって
いる。絶縁層１３ａ上には、磁気抵抗効果素子１４にバ
イアス磁場を印加するための電流を通電する電流バイア
ス導体１５が設けられている。電流バイアス導体１５上
にはＳｉＯ2 ，ＳｉＯ等の素材からなる絶縁層１８ｂが
被覆されている。絶縁層１３ｂ上には、パーマロイ蒸着
膜からなるＭＲ素子１４が形成されている。ＭＲ素子１
４上にはＳｉＯ2,ＳｉＯ等の素材からなる絶縁層１６が
被覆されている。上記絶縁層１６上には図示しない磁気
記録媒体から発生する信号磁束を上記ＭＲ素子１４に導
く磁束導入路の上側ヨーク１７が被覆される。このヨー
クをパーマロイ（ＮｉＦｅ）のスパッタによって形成す
る際に以下のような手法を採る。
いて基板をなす下側ヨーク１１はＮｉ−Ｚｎフェライト
等の高透磁率磁性体で形成されている。下側ヨーク１１
上にはギャップ層をなす絶縁層１２が形成されており、
この絶縁層１２はＳｉＯ2 ，ＳｉＯ等の素材からなって
いる。絶縁層１３ａ上には、磁気抵抗効果素子１４にバ
イアス磁場を印加するための電流を通電する電流バイア
ス導体１５が設けられている。電流バイアス導体１５上
にはＳｉＯ2 ，ＳｉＯ等の素材からなる絶縁層１８ｂが
被覆されている。絶縁層１３ｂ上には、パーマロイ蒸着
膜からなるＭＲ素子１４が形成されている。ＭＲ素子１
４上にはＳｉＯ2,ＳｉＯ等の素材からなる絶縁層１６が
被覆されている。上記絶縁層１６上には図示しない磁気
記録媒体から発生する信号磁束を上記ＭＲ素子１４に導
く磁束導入路の上側ヨーク１７が被覆される。このヨー
クをパーマロイ（ＮｉＦｅ）のスパッタによって形成す
る際に以下のような手法を採る。
【００２０】スパッタ装置としてターゲット電圧，ター
ゲット電流を独立に制御可能なガンタイプの直流３極ス
パッタ装置を使用し、アルゴンガス圧２．５ｍｍＴｏｒ
ｒ、ターゲット電圧−２００Ｖ、ターゲット電流−０．
８Ａ、基板バイアス電圧−１５０Ｖをスパッタ条件とし
た。パーマロイの重量パーセントとしてはＮｉを８２、
Ｆｅを１８とした。このときの飽和磁歪定数λｓが、
０．１×１０-6程度であり、初期の目的の値を達成でき
る。この飽和磁歪定数λｓの値は負の側で小さい方が望
ましい。これは前述の式からわかるようにλｓの絶対
値が小さい程応力が大きくても磁化容易軸が安定するか
らである。前述のスパッタにより形成したパーマロイ膜
の応力は略−８００ＭＰａであり、このときλｓの使用
可能限界は−０．５×１０-6程度であった。上記値より
λｓの値が更に負の側に大きくなると逆磁歪効果により
実効透磁率が低下し、また、面内磁気異方性がくずれ膜
面に対して垂直な磁気異方性を持つようになるため上側
ヨークとして使用することができなかった。以上の点か
らλｓを、 −０．５×１０-6≦λｓ＜０ の範囲に設定すればよい。以上のようにすることによっ
て上に述べたようにヨーク上の磁化容易軸をトラック巾
方向に配向させることができ、磁気記録媒体から発生す
る信号磁束に対して容易軸が垂直となり回転磁化モード
で磁化変化するためノイズのない再生出力を得ることが
可能となる。
ゲット電流を独立に制御可能なガンタイプの直流３極ス
パッタ装置を使用し、アルゴンガス圧２．５ｍｍＴｏｒ
ｒ、ターゲット電圧−２００Ｖ、ターゲット電流−０．
８Ａ、基板バイアス電圧−１５０Ｖをスパッタ条件とし
た。パーマロイの重量パーセントとしてはＮｉを８２、
Ｆｅを１８とした。このときの飽和磁歪定数λｓが、
０．１×１０-6程度であり、初期の目的の値を達成でき
る。この飽和磁歪定数λｓの値は負の側で小さい方が望
ましい。これは前述の式からわかるようにλｓの絶対
値が小さい程応力が大きくても磁化容易軸が安定するか
らである。前述のスパッタにより形成したパーマロイ膜
の応力は略−８００ＭＰａであり、このときλｓの使用
可能限界は−０．５×１０-6程度であった。上記値より
λｓの値が更に負の側に大きくなると逆磁歪効果により
実効透磁率が低下し、また、面内磁気異方性がくずれ膜
面に対して垂直な磁気異方性を持つようになるため上側
ヨークとして使用することができなかった。以上の点か
らλｓを、 −０．５×１０-6≦λｓ＜０ の範囲に設定すればよい。以上のようにすることによっ
て上に述べたようにヨーク上の磁化容易軸をトラック巾
方向に配向させることができ、磁気記録媒体から発生す
る信号磁束に対して容易軸が垂直となり回転磁化モード
で磁化変化するためノイズのない再生出力を得ることが
可能となる。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係るヨーク型薄膜磁気ヘッドは
以上のように上側ヨークの磁歪を負にすることによって
外部磁界に対して磁化回転による磁化変化が生じるよう
にし、ノイズの小さいヘッド出力を得ることができる。
以上のように上側ヨークの磁歪を負にすることによって
外部磁界に対して磁化回転による磁化変化が生じるよう
にし、ノイズの小さいヘッド出力を得ることができる。
【図１】この発明の実施例であるヨーク型薄膜磁気ヘッ
ドの概略断面図
ドの概略断面図
【図２】一般的なヨーク型薄膜磁気ヘッドの概略断面図
【図３】同一般的にヨーク型薄膜磁気ヘッドの斜視図
【図４】同一般的なヨーク型薄膜磁気ヘッドの特性を示
す図
す図
【図５】従来のヨーク型薄膜磁気ヘッドの上側ヨーク付
近のＸ成分応力分布図
近のＸ成分応力分布図
【図６】従来のヨーク型薄膜磁気ヘッドの上側ヨーク付
近のＺ成分応力分布図
近のＺ成分応力分布図
【図７】ヨークの磁歪の変化に対する容易軸の分布を示
した示した説明図
した示した説明図
【図８】ヨークの磁歪の変化に対する容易軸の分布を示
した示した説明図
した示した説明図
【図９】ヨークの磁歪の変化に対する容易軸の分布を示
した示した説明図
した示した説明図
【図１０】ヨークの磁歪の変化に対する容易軸の分布を
示した示した説明図
示した示した説明図
１１−下側ヨーク １２，１３，１６−絶縁層 １５−電流バイアス層 １４−ＭＲ素子 １７−上側ヨーク
Claims (1)
- 【請求項１】ヘッドギャップ部の上下に形成されたヨー
クを磁路とし、該磁路と磁気的に結合された磁気抵抗素
子を内設して成る磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおい
て、 前記磁気抵抗素子より上側に形成されたヨークを圧縮応
力が働くパーマロイ膜で構成し、該パーマロイ膜の飽和
磁歪定数λｓを略−０．５×１０-6≦λｓ＜０の範囲内
に設定したことを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32451691A JPH05159243A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32451691A JPH05159243A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159243A true JPH05159243A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18166675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32451691A Pending JPH05159243A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159243A (ja) |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP32451691A patent/JPH05159243A/ja active Pending
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